張 嘎

（山西煤炭進出口集團鹿臺山煤業(yè)有限公司， 山西 沁水 048200）

1 煤礦皮帶機電控系統(tǒng)存在問題

1.1 電控系統(tǒng)部件易磨損

在皮帶機運行過程中，機械傳動和電氣控制是出現(xiàn)故障次數(shù)最多的兩個部分。如果皮帶機電控系統(tǒng)難以正常運行，或受各種因素影響導致緊急停車，這種現(xiàn)象通常與電控系統(tǒng)構(gòu)成中的電氣組件有密切關(guān)聯(lián)，特別是一些焊接點、插件等。正所謂“牽一發(fā)動全身”，一旦出現(xiàn)電氣故障，就會對電控系統(tǒng)乃至整個皮帶機運轉(zhuǎn)造成嚴重影響。同時，在長時間運轉(zhuǎn)的情況下電控系統(tǒng)部分設備零件也容易出現(xiàn)磨損，引起諸多負面影響。隨著時間推移，零部件磨損加重，處于疲勞運行狀態(tài)或日漸老化的機器就會頻頻出現(xiàn)故障。如果檢修工作有所滯后或技改不合理，就會導致設備故障停機，嚴重影響煤礦生產(chǎn)效率。

1.2 穩(wěn)定性較差

對于煤礦皮帶機電控系統(tǒng)而言，惡劣的作業(yè)環(huán)境是其運行穩(wěn)定性的最大威脅。電控系統(tǒng)運行穩(wěn)定性不佳也是國內(nèi)很多煤礦生產(chǎn)中影響皮帶機運轉(zhuǎn)的一個重要因素。受煤炭濕度和皮帶阻力變化等因素的影響，電控系統(tǒng)穩(wěn)定性也會受到不同程度的影響，皮帶上下震動幾率較大，進而產(chǎn)生大量灑落煤屑，需及時清理。此外，皮帶震動可導致皮帶跑偏，此類因素引起的故障往往需要檢修人員現(xiàn)場維護調(diào)試，甚至停機清理維修，這對煤礦生產(chǎn)效率造成嚴重影響。

1.3 啟動制動效果不佳，用時較長

在皮帶機實際運轉(zhuǎn)流程中，從啟動加速開始直至減速停止，包含了一系列比較繁瑣的操作程序，皮帶機操作人員根據(jù)信號反饋來操作控制按鈕，參與所有操作環(huán)節(jié)的控制，工作效率相對較低。此外，皮帶機啟動加速以及減速停止過程中電機負荷較高，電壓波動較大，電控系統(tǒng)整體穩(wěn)定性不佳，可靠性隨之降低，且皮帶機運行時間明顯延長，嚴重影響煤礦生產(chǎn)效率。

2 煤礦皮帶機電控系統(tǒng)的優(yōu)化改造

煤礦皮帶機結(jié)構(gòu)中，其電控系統(tǒng)通常分為主控臺、隔爆型變頻調(diào)速器、電控箱、控制箱及相應的附屬設備等多個部分，電控系統(tǒng)的優(yōu)化改造也應著眼于以下幾個方面。首先應選擇可實現(xiàn)變頻、工頻自動轉(zhuǎn)化效果的工頻軟啟動互為備用控制系統(tǒng)，這不僅有利于增強電控系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，同時還有利于加強電控系統(tǒng)對皮帶輸送機的控制效果[1]。采用基于BPBT-250/600型號的變頻調(diào)速器，該型隔爆型變頻調(diào)速器可保證輸送機啟動性能以及傳輸性能，同時還具有節(jié)能效果，增強輸送機功率因數(shù)。主控臺為TH系列安全型主控臺，可實時在線監(jiān)測煤位、電機電流、溫度、速度以及跑偏量等信號反饋，而且能夠控制變頻調(diào)速器以及抱閘等部件。該模式改變了原有的單程通信方式，而是以串行通信為主，使得輸送機接線問題大大簡化，并且實現(xiàn)了語音報警功能[2]。

2.1 電控箱和控制箱的優(yōu)化改造

電控箱主要負責向外提供電源（220 V），并且實現(xiàn)對變頻器和其他一些電氣設備運行的有效控制?？刂葡涞墓δ苤饕秦撠煷_保PLC程序得到執(zhí)行，而且可發(fā)揮對接入的保護效果（一般都為直接引入方式）。

2.2 變頻器優(yōu)化改造

如上所述，本文所選變頻調(diào)速器為BPBT-250/660型礦用隔爆型變頻調(diào)速器，其部件分為驅(qū)動單元、控制單元、整流橋、檢測單元以及電源多個部分，主要負責對電機轉(zhuǎn)速以及運行方向的控制[3]，其結(jié)構(gòu)如下頁圖1所示。

2.3 主控臺優(yōu)化改造

圖1 BPBT-250/660型礦用隔爆型變頻調(diào)速器結(jié)構(gòu)示意

就帶式輸送機而言，主控臺模塊的優(yōu)化改造是其電控系統(tǒng)進行變頻改造的關(guān)鍵。主控臺部件中包括可進行編程控制器，利用這一控制器可明確系統(tǒng)不同保護與控制功能之間的邏輯關(guān)系，使系統(tǒng)運行更趨于合理。選擇日本三菱公司生產(chǎn)的FX2NC-16MT為監(jiān)控機主控器件，調(diào)整主控臺數(shù)據(jù)傳輸，采用多行串口通信模式，在主控臺內(nèi)部安裝的通信模塊支持下實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。不同控制開關(guān)以及傳感元件經(jīng)由信號處理后連接PLC控制器輸入端，數(shù)據(jù)邏輯運算以及處理工作由PLC控制系統(tǒng)完成，以此為基礎來控制工作繼電器以及安全繼電器的全部節(jié)點[4]。這樣一來，帶式輸送機無論是在啟停、變速還是報警、保護狀態(tài)下都可做到實時變形。

2.4 變頻器控制的優(yōu)化改造

考慮到以往帶式輸送機所用電控系統(tǒng)變頻器的弊端，應改造其控制方式，首先通過微處理器軟件對集成電子電路實施模擬控制，通過內(nèi)置控制程序時鐘，微處理器可測定輸入信號，并實現(xiàn)對系統(tǒng)信息輸入輸出的控制。操作人員根據(jù)給定參數(shù)信息以及控制命令在操作面板實現(xiàn)對電動機運行的控制，并計算IGBT開關(guān)位置。門驅(qū)動器將參數(shù)放大后驅(qū)動IGBT，基于IGBT的通斷頻率來調(diào)節(jié)電壓頻率，最終實現(xiàn)對電動機運轉(zhuǎn)速度的有效控制。倘若IGBT在實際運行期間出現(xiàn)過電流效應，門驅(qū)動器能夠向微處理器發(fā)送傳輸故障信號，然后暫停輸送信號，此種狀態(tài)下變頻器運行中止，提示故障并在控制界面顯示故障類型[5-6]。

3 皮帶機電控系統(tǒng)優(yōu)化改造的效果分析

1）變頻改造下系統(tǒng)軟啟動功能實現(xiàn)了電機軟啟動與輸送機軟啟動二者的有機結(jié)合，皮帶機儲存的張力和能量被緩慢釋放，啟動和運行狀態(tài)下產(chǎn)生的張力波隨之降低，這有助于保護皮帶機設備和皮帶本身免受沖擊損傷，也是真正意義上的軟啟動，設備故障概率明顯降低。

2）變頻改造下皮帶機運行速度可調(diào)，這有利于檢修人員及時開展皮帶機檢修工作，檢修率進一步提升。

3）采用變頻技術(shù)改造皮帶機電控系統(tǒng)，可實現(xiàn)皮帶機運行的主從控制，進一步保障系統(tǒng)實現(xiàn)功率平衡，從而有效應對多電機模式下驅(qū)動功率不平衡的矛盾。